JP4467970B2 - X-ray computed tomography system - Google Patents

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Description

本発明は、多管球型のX線コンピュータ断層撮影装置に関する。   The present invention relates to a multitubular X-ray computed tomography apparatus.

周知のとおり、X線コンピュータ断層撮影装置は、X線管球とX線検出器とが撮影対象の被検体を挟んで配置される。X線管球はX線検出器と共に被検体周囲を連続的に回転しながら、投影データを一定の周期で繰り返し収集する。360°分又は180°+ファン角分の投影データに基づいて断面の減弱係数分布、つまり断層像が再構成される。   As is well known, in an X-ray computed tomography apparatus, an X-ray tube and an X-ray detector are arranged with a subject to be imaged in between. The X-ray tube collects projection data repeatedly at a constant period while continuously rotating around the subject together with the X-ray detector. Based on the projection data for 360 ° or 180 ° + fan angle, the cross section attenuation coefficient distribution, that is, the tomographic image is reconstructed.

近年では、X線管球及びX線検出器の小型軽量化に伴って、X線管球をX線検出器と共に複数搭載したいわゆる多管球型のX線コンピュータ断層撮影装置の開発が進んでいる。複数のX線管球及びX線検出器を搭載することで、1枚の断層像を再構成するのに必要とされる投影データのセットを収集するのに要する時間、つまりスキャン時間を短縮し、あるいは再構成分解能の向上を図ることができる。   In recent years, with the reduction in size and weight of X-ray tubes and X-ray detectors, development of so-called multi-tube X-ray computed tomography apparatuses in which a plurality of X-ray tubes and X-ray detectors are mounted has progressed. Yes. By mounting a plurality of X-ray tubes and X-ray detectors, the time required to collect a set of projection data required to reconstruct a single tomographic image, that is, the scan time is shortened. Alternatively, the reconstruction resolution can be improved.

ところで、従来の多管球型のX線コンピュータ断層撮影装置では、複数のX線管球から連続的にX線を発生している。そのため相互に散乱線を影響し合う事態が生じる。   By the way, in a conventional multi-tube X-ray computed tomography apparatus, X-rays are continuously generated from a plurality of X-ray tubes. Therefore, a situation occurs in which the scattered rays influence each other.

本発明の目的は、多管球型のX線コンピュータ断層撮影装置において、散乱線の影響を軽減することにある。   An object of the present invention is to reduce the influence of scattered radiation in a multitubular X-ray computed tomography apparatus.

本発明のX線コンピュータ断層撮影装置のある局面は、複数のX線管球と、前記複数のX線管球にそれぞれ対応する複数のX線検出器と、前記複数のX線管球にそれぞれ対応する複数の高電圧発生部と、前記複数のX線管球にそれぞれ対応する複数のデータ収集部と、前記複数のX線管球、前記複数のX線検出器、前記複数の高電圧発生部及び前記複数のデータ収集部を搭載する回転自在に設けられる略円環状のフレームと、前記複数のX線管球から順番にパルスX線が略τ/n(τ;パルス継続時間、n;n=2)ずつシフトして発生するように、前記複数の高電圧発生部を制御する制御部とを具備する。 An aspect of the X-ray computed tomography apparatus according to the present invention includes a plurality of X-ray tubes, a plurality of X-ray detectors respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes, and the plurality of X-ray tubes. A plurality of corresponding high voltage generation units, a plurality of data collection units respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes, the plurality of X-ray tubes, the plurality of X-ray detectors, and the plurality of high voltage generations Pulse X-rays in order from the plurality of X-ray tubes and a plurality of X-ray tubes in order of approximately τ / n (τ; pulse duration, n; n = 2 ) and a control unit that controls the plurality of high voltage generation units so as to be generated by shifting each.

本発明によれば、散乱線の影響を軽減することができる。   According to the present invention, the influence of scattered radiation can be reduced.

以下、図面を参照して本発明によるX線コンピュータ断層撮影装置(X線CT装置)を好ましい実施形態により説明する。図1に、本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の主要部の構成を示している。本実施形態のX線コンピュータ断層撮影装置は、スキャンガントリ(架台ともいう)1と、計算機装置3と、スキャンガントリ1と計算機装置3とを電気的に接続するための多チャンネル型のスリップリング機構2とから構成される。スキャンガントリ1は、被検体に関する投影データを収集するための構成要素であり、その投影データは計算機装置3に取り込まれ、画像再構成等の処理に供される。計算機装置3は、システム制御部40を中心として、それに対してデータ/制御バス48を介して前処理部41、データ記憶部42、入力部43、表示プロセッサ44、表示部45、画像再構成部46、スキャン制御部47が接続されて構成される。   Hereinafter, an X-ray computed tomography apparatus (X-ray CT apparatus) according to the present invention will be described with reference to the drawings according to preferred embodiments. FIG. 1 shows the configuration of the main part of the X-ray computed tomography apparatus according to this embodiment. The X-ray computed tomography apparatus of this embodiment includes a scan gantry (also referred to as a gantry) 1, a computer device 3, and a multi-channel slip ring mechanism for electrically connecting the scan gantry 1 and the computer device 3. 2 is comprised. The scan gantry 1 is a component for collecting projection data relating to a subject, and the projection data is taken into the computer apparatus 3 and used for processing such as image reconstruction. The computer apparatus 3 has a system control unit 40 as a center, and a preprocessing unit 41, a data storage unit 42, an input unit 43, a display processor 44, a display unit 45, an image reconstruction unit via a data / control bus 48. 46 and a scan control unit 47 are connected.

スキャンガントリ1には、複数、ここでは3つのX線管球12,22,32が設けられる。3つのX線管球12,22,32にはそれぞれX線のファン角を規定するためのX線絞りが取り付けられている。3つのX線管球12,22,32は、図2に示すように、円環状の回転フレーム6に、円周に沿って離散的、典型的には360°/管球数として、ここでは120°ずつ等間隔で取り付けられる。回転フレーム6は、回転駆動部4により駆動され、回転軸RAを中心に回転するように設けられている。X線管球12,22,32はそれぞれ独立して、高電圧発生部11,21,31からフィラメント加熱電流の供給及び高電圧の印加を受け、X線を発生する。高電圧発生部11,21,31は、回転フレーム6に取り付けられる。高電圧発生部11,21,31は、典型的には、50/60Hzの交流電源を整流して直流とし、それを数kHz以上の高周波の交流に変換して変圧器で昇圧した後に、再度整流してX線管球12,22,32に印加する小型化に有利な高周波インバータ式が採用される。高電圧発生部11,21,31はそれぞれ独立して、スキャン制御部47からトリガパルスを受けて所定のパルス継続時間τ(パルス幅)を有する高電圧パルスを発生する。高電圧パルスはそれぞれ対応するX線管球12,22,32の陰極陽極間に印加される。フィラメント加熱電流により加熱された陰極フィラメントで発生した熱電子は光電圧により加速され陽極のターゲットに衝突して、X線を発生する。   The scan gantry 1 is provided with a plurality of, here three, X-ray tubes 12, 22, and 32. Each of the three X-ray tubes 12, 22, 32 is provided with an X-ray diaphragm for defining the X-ray fan angle. As shown in FIG. 2, the three X-ray tubes 12, 22, and 32 are divided into an annular rotating frame 6, discretely along the circumference, typically 360 ° / tube number here. It is attached at regular intervals of 120 °. The rotating frame 6 is driven by the rotation driving unit 4 and is provided to rotate about the rotation axis RA. The X-ray tubes 12, 22, and 32 are independently supplied with a filament heating current and applied with a high voltage from the high voltage generators 11, 21, 31, and generate X-rays. The high voltage generators 11, 21, 31 are attached to the rotating frame 6. The high voltage generators 11, 21, and 31 typically rectify a 50/60 Hz AC power supply into a direct current, convert it to a high frequency alternating current of several kHz or more, boost it with a transformer, and then again A high-frequency inverter that is rectified and applied to the X-ray tubes 12, 22, and 32 is advantageous for downsizing. The high voltage generators 11, 21, 31 each independently receive a trigger pulse from the scan controller 47 and generate a high voltage pulse having a predetermined pulse duration τ (pulse width). High voltage pulses are applied between the cathode anodes of the corresponding X-ray tubes 12, 22, 32, respectively. The thermoelectrons generated in the cathode filament heated by the filament heating current are accelerated by the photovoltage and collide with the anode target to generate X-rays.

回転フレーム6には、X線管球12,22,32及び高電圧発生部11,21,31とともに、多チャンネル型のX線検出器13,23,33が搭載されている。X線検出器13,23,33はそれぞれ、X線管球12,22,32に対向する位置及び向きで回転フレーム6に取り付けられる。X線検出器13,23,33の出力は、それぞれデータ収集部14、24、34を介して計算機装置3の前処理部41に供給される。データ収集部14、24、34はそれぞれ、対応するX線検出器13,23,33の各チャンネルの電流信号を電圧に変換するI−V変換器と、電圧信号をX線の曝射周期に同期して周期的に積分する積分器と、積分器の出力信号を増幅するアンプと、プリアンプの出力信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル・コンバータとがチャンネルごとに設けられている。   A multi-channel X-ray detector 13, 23, 33 is mounted on the rotating frame 6 along with the X-ray tubes 12, 22, 32 and the high voltage generators 11, 21, 31. The X-ray detectors 13, 23, and 33 are attached to the rotating frame 6 at positions and orientations that face the X-ray tubes 12, 22, and 32, respectively. The outputs of the X-ray detectors 13, 23, and 33 are supplied to the preprocessing unit 41 of the computer apparatus 3 via the data collection units 14, 24, and 34, respectively. Each of the data collection units 14, 24, and 34 includes an IV converter that converts a current signal of each channel of the corresponding X-ray detector 13, 23, and 33 into a voltage, and the voltage signal as an X-ray exposure cycle. An integrator that periodically and synchronously integrates, an amplifier that amplifies the output signal of the integrator, and an analog / digital converter that converts the output signal of the preamplifier into a digital signal are provided for each channel.

前処理部41では、データ収集部14、24、34で検出されたデータに対して、チャンネル間の感度不均一を補正したり、またX線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下又は信号脱落を補正する等の前処理を実行する。前処理部41で補正を受けた投影データはデータ記憶部42に記憶される。計算機装置3は、前処理部41及びデータ記憶部42とともに、システム制御部40、キーボード及びマウス等を有する入力部43、表示プロセッサ44、表示部(CRT又はパネルディスプレイ)45、画像再構成部46、スキャン制御部47から構成される。   The preprocessing unit 41 corrects non-uniform sensitivity between channels for the data detected by the data collection units 14, 24, and 34, and the extreme signal intensity due to the strong X-ray absorber, mainly the metal part. Pre-processing such as correction of decrease in signal or signal dropout is executed. The projection data that has been corrected by the preprocessing unit 41 is stored in the data storage unit 42. The computer apparatus 3 includes a pre-processing unit 41 and a data storage unit 42, a system control unit 40, an input unit 43 having a keyboard and a mouse, a display processor 44, a display unit (CRT or panel display) 45, and an image reconstruction unit 46. The scan control unit 47 is configured.

スキャン制御部47は、スキャン(データ収集)に際して、回転フレーム6を定速で安定的に回転させために回転駆動部4に回転制御信号を供給し、X線管球12,22,32各々からX線パルスを次々と発生させるために高電圧発生部11,21,31にトリガパルスを次々に供給し、さらにX線パルスの発生に同期してデータ収集サイクル(電荷蓄積、信号電荷の読み出し、リセット)を繰り返すためにデータ収集部14,24,34にトリガパルス又はトリガパルスから得られる信号を供給する。   The scan control unit 47 supplies a rotation control signal to the rotation drive unit 4 in order to stably rotate the rotating frame 6 at a constant speed during scanning (data collection), and from each of the X-ray tubes 12, 22, 32. In order to generate X-ray pulses one after another, trigger pulses are sequentially supplied to the high voltage generators 11, 21, 31, and further, in synchronization with the generation of X-ray pulses, data acquisition cycles (charge accumulation, signal charge readout, In order to repeat (reset), a trigger pulse or a signal obtained from the trigger pulse is supplied to the data collection units 14, 24, and 34.

本実施形態では、スキャン制御部47は、X線管球12,22,32からのX線パルスの発生に関して、3種類のモード(パルスモードという)を選択的に装備している。3種類のパルスモードはいずれも、連続X線の場合に比べて、散乱線の影響を軽減することができるものであるが、第1のパルスモード(散乱線除去優先モードという)は散乱線除去に効果的であり、第2のパルスモード(XY分解能優先モードという)は第1の散乱線除去優先モードに比べて散乱線軽減効果は若干低いものの、「XY分解能」は高いという特徴をそれぞれ有している。XY分解能が高いとは、1回転中でデータ収集をするビューポイント(サンプリングポイントともいう)の数が多い、ビューポイントの間隔(ビューピッチ)が狭いことを意味する。第3のモード(スキャンスピード優先モード)は、散乱線除去優先モードの場合と等価なXY分解能でもって、スキャンスピードを散乱線除去優先モード、XY分解能優先モードの1/2にまで高速化できるモードである。   In the present embodiment, the scan control unit 47 is selectively equipped with three types of modes (referred to as pulse modes) for generating X-ray pulses from the X-ray tubes 12, 22, and 32. The three types of pulse modes can alleviate the influence of scattered radiation compared to the case of continuous X-rays. The first pulse mode (referred to as the scattered radiation removal priority mode) eliminates scattered radiation. The second pulse mode (referred to as the XY resolution priority mode) has a characteristic that “XY resolution” is high, although the scattered radiation reduction effect is slightly lower than that of the first scattered radiation removal priority mode. is doing. High XY resolution means that the number of viewpoints (also referred to as sampling points) for collecting data during one rotation is large and the interval between viewpoints (view pitch) is narrow. The third mode (scan speed priority mode) is a mode that can increase the scan speed to half that of the scattered radiation removal priority mode and the XY resolution priority mode with an XY resolution equivalent to that in the scattered radiation removal priority mode. It is.

図3に示すように、スキャン計画段階において、操作者により入力器43を介して、スキャンモード(シングルスライス/マルチスライス/ヘリカル)、スキャン位置、CTDI(被曝線量を表すCT線量指数)、管電圧(kV)、管電流(mA)、スキャンスピード(1回転に要する時間)等のスキャン条件と共に、スキャンプロジェクトごとに、散乱線除去優先モードとXY分解能優先モードとスキャンスピード優先モードが選択される。いずれのモードであっても、複数のX線管球12,22,32から順番にパルスX線が略τ/n(τ;パルス継続時間、n;正の実数)ずつシフトして発生されることにより、散乱線の影響を除去又は軽減することができる。詳細は後述するが、散乱線除去優先モードでは、n=1に設定され、XY分解能優先モードとスキャンスピード優先モードでは、n=2に設定される。   As shown in FIG. 3, the scan mode (single slice / multi-slice / helical), scan position, CTDI (CT dose index representing exposure dose), tube voltage via the input unit 43 by the operator at the scan planning stage. In addition to scan conditions such as (kV), tube current (mA), and scan speed (time required for one rotation), a scattered radiation removal priority mode, an XY resolution priority mode, and a scan speed priority mode are selected for each scan project. In any mode, pulse X-rays are sequentially generated from the plurality of X-ray tubes 12, 22, and 32 by shifting by approximately τ / n (τ: pulse duration, n: positive real number). As a result, the influence of scattered radiation can be removed or reduced. Although details will be described later, n = 1 is set in the scattered radiation removal priority mode, and n = 2 is set in the XY resolution priority mode and the scan speed priority mode.

図4には、散乱線除去優先モードにおけるパルスX線の発生タイミングを示している。散乱線除去優先モード時には、スキャン制御部47は、図4に示すように、X線管球12,22,32からパルスX線を発生させるために、高電圧発生部11,21,31に対してそれぞれトリガパルスを発生する。ここでは説明の便宜上、パルスX線のパルス継続時間(パルス幅)τを一定として説明する。第1のX線管球12からパルスX線が、一定の周期C1で繰り返し発生される。周期C1は、パルス継続時間τ×管球数N、ここでは3・τに設定される。同様に、第2,第3のX線管球22、32からもそれぞれパルスX線が、一定の周期C1で繰り返し発生される。   FIG. 4 shows the generation timing of pulse X-rays in the scattered radiation removal priority mode. In the scattered radiation removal priority mode, the scan control unit 47 causes the high voltage generation units 11, 21, 31 to generate pulse X-rays from the X-ray tubes 12, 22, 32, as shown in FIG. Each generates a trigger pulse. Here, for convenience of explanation, the pulse duration (pulse width) τ of the pulse X-ray is assumed to be constant. Pulse X-rays are repeatedly generated from the first X-ray tube 12 at a constant period C1. The period C1 is set to pulse duration τ × tube number N, here 3 · τ. Similarly, pulse X-rays are repeatedly generated from the second and third X-ray tubes 22 and 32 with a constant period C1.

第2のX線管球22からのパルスX線の発生時期は、第1のX線管球12からのパルスX線の発生時期に対して、遅延時間Δtだけ遅延される。この遅延時間Δtは、パルス継続時間τに略等価に設定される。第3のX線管球32からのパルスX線の発生時期は、第1のX線管球12からのパルスX線の発生時期に対して、パルス継続時間τの2倍に略等価な時間だけ遅延され、また第2のX線管球22からのパルスX線の発生時期に対して、パルス継続時間τに略等価な時間だけ遅延される。   The generation time of the pulse X-ray from the second X-ray tube 22 is delayed by the delay time Δt with respect to the generation time of the pulse X-ray from the first X-ray tube 12. This delay time Δt is set approximately equivalent to the pulse duration τ. The generation time of the pulse X-ray from the third X-ray tube 32 is substantially equivalent to twice the pulse duration τ with respect to the generation time of the pulse X-ray from the first X-ray tube 12. And is delayed by a time approximately equivalent to the pulse duration τ with respect to the generation timing of the pulse X-rays from the second X-ray tube 22.

第1のX線管球12からのパルスX線の継続期間に同期して第1X線検出器13で電荷が蓄積され、その電荷蓄積期間に続いて電荷読み出し及びリセットが行われるように、スキャン制御部47は第1のデータ収集部14の動作を制御する。同様に、第2,第3のX線管球22、32からのパルスX線の継続期間に同期して第2,第3のX線検出器23、33で電荷が蓄積され、その電荷蓄積期間に続いて電荷読み出し及びリセットが行われるように、スキャン制御部47は第2,第3のデータ収集部24、34の動作を制御する。   A scan is performed so that charges are accumulated in the first X-ray detector 13 in synchronization with the duration of the pulse X-rays from the first X-ray tube 12, and the charge readout and reset are performed following the charge accumulation period. The control unit 47 controls the operation of the first data collection unit 14. Similarly, charges are accumulated in the second and third X-ray detectors 23 and 33 in synchronization with the duration of the pulse X-rays from the second and third X-ray tubes 22 and 32, and the charge is accumulated. The scan control unit 47 controls the operations of the second and third data collection units 24 and 34 so that charge reading and reset are performed following the period.

このようなパルスX線の発生制御により、第1X線検出器13の電荷蓄積期間には、第1のX線管球12からはパルスX線が発生され、第2,第3のX線管球22、32からはパルスX線は発生されない。従って、第1X線検出器13は、第2,第3のX線管球22、32からのパルスX線に由来する散乱線は検出しない。散乱線の影響はほぼ完全に除去され得る。   Due to the generation control of the pulse X-rays, the pulse X-rays are generated from the first X-ray tube 12 during the charge accumulation period of the first X-ray detector 13, and the second and third X-ray tubes are generated. Pulse X-rays are not generated from the spheres 22 and 32. Therefore, the first X-ray detector 13 does not detect scattered radiation derived from the pulse X-rays from the second and third X-ray tubes 22 and 32. The effect of scattered radiation can be almost completely eliminated.

同様に、第2X線検出器23の電荷蓄積期間には、第2のX線管球22からはパルスX線が発生され、第1,第3のX線管球12、32からはパルスX線は発生されない。従って、第2X線検出器23は、第1,第3のX線管球12、32からのパルスX線に由来する散乱線は検出しない。   Similarly, during the charge accumulation period of the second X-ray detector 23, pulse X-rays are generated from the second X-ray tube 22 and pulses X from the first and third X-ray tubes 12 and 32. No line is generated. Therefore, the second X-ray detector 23 does not detect scattered radiation derived from the pulse X-rays from the first and third X-ray tubes 12 and 32.

第3X線検出器33の電荷蓄積期間には、第3のX線管球32からはパルスX線が発生され、第1,第2のX線管球12、22からはパルスX線は発生されない。従って、第3X線検出器33は、第1,第2のX線管球12、22からのパルスX線に由来する散乱線は検出しない。   During the charge accumulation period of the third X-ray detector 33, pulse X-rays are generated from the third X-ray tube 32, and pulse X-rays are generated from the first and second X-ray tubes 12, 22. Not. Therefore, the third X-ray detector 33 does not detect scattered radiation derived from the pulse X-rays from the first and second X-ray tubes 12 and 22.

このようにパルスX線の発生タイミングをパルス継続時間τずつシフトすることで、散乱線が相互に影響を及ぼすという事態が回避される。なお、上述では、第1のX線管球12からのパルスX線に対する第2のX線管球22からのパルスX線の遅延時間Δt、さらに第2のX線管球22からのパルスX線に対する第3のX線管球32からのパルスX線の遅延時間Δtは、パルス継続時間τに略等価に設定したが、パルス継続時間τ+所定のマージン時間αに設定しても良い。それにより周期C1は、3・τ+3・αに設定される。遅延時間にマージン時間αを与えることで、パルスX線の特に立ち上がりや立下り時間に若干の変動が生じたとしても、第1,第2,第3のX線管球12、22,32からのパルスX線のオーバーラップを回避することができる。   In this way, by shifting the generation timing of the pulse X-rays by the pulse duration τ, the situation where the scattered rays influence each other is avoided. In the above description, the delay time Δt of the pulse X-ray from the second X-ray tube 22 with respect to the pulse X-ray from the first X-ray tube 12 and the pulse X from the second X-ray tube 22 are further described. The delay time Δt of the pulse X-ray from the third X-ray tube 32 with respect to the line is set to be approximately equivalent to the pulse duration τ, but may be set to pulse duration τ + predetermined margin time α. Thereby, the period C1 is set to 3 · τ + 3 · α. Even if slight fluctuations occur in the rise and fall times of the pulse X-ray by giving the margin time α to the delay time, the first, second, and third X-ray tubes 12, 22, and 32 The overlap of pulse X-rays can be avoided.

図5には、XY分解能優先モードにおけるパルスX線の発生タイミングを示している。XY分解能優先モード時には、スキャン制御部47は、図5に示すように、X線管球12,22,32からパルスX線を発生させるために、高電圧発生部11,21,31に対してそれぞれトリガパルスを発生する。上述同じく、パルスX線のパルス継続時間(パルス幅)τを一定として説明する。第1のX線管球12からパルスX線が、一定の周期C2で繰り返し発生される。周期C2は、上述の散乱線除去優先モード時の周期C1より短く設定され、管球数をNとすると、N・(τ/2)に設定される。同様に、第2,第3のX線管球22、32からもそれぞれパルスX線が、一定の周期C2で繰り返し発生される。   FIG. 5 shows pulse X-ray generation timing in the XY resolution priority mode. In the XY resolution priority mode, the scan controller 47 causes the high voltage generators 11, 21, 31 to generate pulsed X-rays from the X-ray tubes 12, 22, 32, as shown in FIG. Each trigger pulse is generated. As described above, the pulse duration time (pulse width) τ of the pulse X-ray is assumed to be constant. Pulse X-rays are repeatedly generated from the first X-ray tube 12 at a constant period C2. The period C2 is set shorter than the period C1 in the above-described scattered radiation removal priority mode, and is set to N · (τ / 2) where N is the number of tubes. Similarly, pulse X-rays are repeatedly generated from the second and third X-ray tubes 22 and 32 with a constant period C2.

XY分解能優先モード時の周期C2(=N・(τ/2))は、散乱線除去優先モード時の周期C1(=N・τ)の1/2に短縮され得る。従って、XY分解能優先モード時のXY分解能(1回転あたりのビューポイント数)は、スキャンスピードが同じであるという条件のもとでは、散乱線除去優先モード時のそれの2倍に向上させることができる。   The period C2 (= N · (τ / 2)) in the XY resolution priority mode can be shortened to ½ of the period C1 (= N · τ) in the scattered radiation removal priority mode. Therefore, the XY resolution (the number of viewpoints per rotation) in the XY resolution priority mode can be improved to twice that in the scattered radiation removal priority mode under the condition that the scan speed is the same. it can.

第2のX線管球22からのパルスX線の発生時期は、第1のX線管球12からのパルスX線の発生時期に対して、パルス継続時間τの1/2に略等価に設定される。第3のX線管球32からのパルスX線の発生時期は、第1のX線管球12からのパルスX線の発生時期に対して、パルス継続時間τに略等価な時間だけ遅延され、また第2のX線管球22からのパルスX線の発生時期に対して、パルス継続時間τの1/2に略等価な時間だけ遅延される。さらに、戻って、第1のX線管球12からのパルスX線の発生時期は、第3のX線管312からのパルスX線の発生時期に対して、パルス継続時間τの1/2に略等価な時間だけ遅延される。   The generation time of the pulse X-ray from the second X-ray tube 22 is substantially equivalent to ½ of the pulse duration τ with respect to the generation time of the pulse X-ray from the first X-ray tube 12. Is set. The generation time of the pulse X-ray from the third X-ray tube 32 is delayed by a time substantially equivalent to the pulse duration τ with respect to the generation time of the pulse X-ray from the first X-ray tube 12. Further, the pulse X-ray generation time from the second X-ray tube 22 is delayed by a time substantially equivalent to ½ of the pulse duration τ. Further, returning to the generation timing of the pulse X-ray from the third X-ray tube 312, the generation time of the pulse X-ray from the first X-ray tube 12 is ½ of the pulse duration τ. Is delayed by an approximately equivalent time.

第1,第2,第3のX線管球12、22,32からのパルスX線の継続期間に同期して第1,第2,第3X線検出器13、23,33で電荷が蓄積され、その電荷蓄積期間に続いて電荷読み出し及びリセットが行われるように、スキャン制御部47は第1,第2,第3のデータ収集部14、24,34の動作を制御する。   Charges are accumulated in the first, second and third X-ray detectors 13, 23 and 33 in synchronization with the duration of the pulse X-rays from the first, second and third X-ray tubes 12, 22 and 32. The scan control unit 47 controls the operations of the first, second, and third data collection units 14, 24, and 34 so that charge reading and reset are performed following the charge accumulation period.

このようなパルスX線の発生制御により、第1X線検出器13の電荷蓄積期間の前半には、第3のX線管球32からパルスX線が発生されるが、第2のX線管球22からはパルスX線は発生されない。第1X線検出器13の電荷蓄積期間の後半には、第2のX線管球22からパルスX線が発生されるが、第3のX線管球32からはパルスX線は発生されない。従って、第1X線検出器13は、電荷蓄積期間の全期間にわたって、第2,第3のX線管球22、32からのパルスX線に由来する散乱線を受ける従来よりも、散乱線量は原理的に1/2に軽減され得る。   With such generation control of pulse X-rays, pulse X-rays are generated from the third X-ray tube 32 in the first half of the charge accumulation period of the first X-ray detector 13, but the second X-ray tube No pulse X-ray is generated from the sphere 22. In the second half of the charge accumulation period of the first X-ray detector 13, pulse X-rays are generated from the second X-ray tube 22, but no pulse X-rays are generated from the third X-ray tube 32. Therefore, the first X-ray detector 13 has a scattered dose that is higher than that of the conventional case where the first X-ray detector 13 receives scattered radiation derived from pulsed X-rays from the second and third X-ray tubes 22 and 32 throughout the charge accumulation period. In principle, it can be reduced to 1/2.

同様に、第2X線検出器23の電荷蓄積期間の前半には、第1のX線管球12からパルスX線が発生されるが、第3のX線管球32からはパルスX線は発生されない。第2X線検出器23の電荷蓄積期間の後半には、第3のX線管球32からパルスX線が発生されるが、第1のX線管球12からはパルスX線は発生されない。従って、第2X線検出器23は、電荷蓄積期間の全期間にわたって、第1,第3のX線管球12、32からのパルスX線に由来する散乱線を受ける従来よりも、散乱線量は原理的に1/2に軽減され得る。   Similarly, in the first half of the charge accumulation period of the second X-ray detector 23, pulse X-rays are generated from the first X-ray tube 12, but pulse X-rays are generated from the third X-ray tube 32. Not generated. In the second half of the charge accumulation period of the second X-ray detector 23, pulse X-rays are generated from the third X-ray tube 32, but no pulse X-rays are generated from the first X-ray tube 12. Therefore, the second X-ray detector 23 has a scattered dose higher than that in the conventional case where the second X-ray detector 23 receives scattered radiation derived from pulsed X-rays from the first and third X-ray tubes 12 and 32 over the entire charge accumulation period. In principle, it can be reduced to 1/2.

同様に、第3X線検出器33の電荷蓄積期間の前半には、第2のX線管球22からパルスX線が発生されるが、第1のX線管球12からはパルスX線は発生されない。第3X線検出器33の電荷蓄積期間の後半には、第1のX線管球12からパルスX線が発生されるが、第2のX線管球22からはパルスX線は発生されない。従って、第3X線検出器33は、電荷蓄積期間の全期間にわたって、第1,第2のX線管球12、22からのパルスX線に由来する散乱線を受ける従来よりも、散乱線量は原理的に1/2に軽減され得る。   Similarly, in the first half of the charge accumulation period of the third X-ray detector 33, pulse X-rays are generated from the second X-ray tube 22, but pulse X-rays are generated from the first X-ray tube 12. Not generated. In the second half of the charge accumulation period of the third X-ray detector 33, pulse X-rays are generated from the first X-ray tube 12, but no pulse X-rays are generated from the second X-ray tube 22. Therefore, the third X-ray detector 33 has a scattered dose that is higher than that of the conventional case where the third X-ray detector 33 receives scattered radiation derived from pulsed X-rays from the first and second X-ray tubes 12 and 22 over the entire charge accumulation period. In principle, it can be reduced to 1/2.

スキャンスピード優先モードでは、パルスX線発生及び信号収集制御に関しては図5に示したXY分解能優先モードと同じであるが、回転フレーム6が1回転するのに要する時間、つまりスキャンスピードが散乱線除去優先モード及びXY分解能優先モードの略1/2倍に高速化される。それにより、スキャンスピード優先モードでは、XY分解能は図4の散乱線除去優先モードのそれと等価であって、スキャンスピードを1/2に高速化することができる。スキャンスピード優先モードでは、パルスX線発生及び信号収集制御に関しては図5に示したXY分解能優先モードと同じであるので、XY分解能優先モードと同等の散乱線軽減効果を奏することができる。   In the scan speed priority mode, pulse X-ray generation and signal acquisition control are the same as those in the XY resolution priority mode shown in FIG. 5, but the time required for one rotation of the rotating frame 6, that is, the scan speed, removes scattered radiation. The speed is increased to about 1/2 times that of the priority mode and the XY resolution priority mode. Thereby, in the scan speed priority mode, the XY resolution is equivalent to that of the scattered radiation removal priority mode of FIG. 4, and the scan speed can be increased to ½. In the scan speed priority mode, the pulse X-ray generation and signal acquisition control are the same as the XY resolution priority mode shown in FIG. 5, and therefore, the scattered radiation reduction effect equivalent to that in the XY resolution priority mode can be achieved.

以上のように本実施形態によると、多管球型のX線コンピュータ断層撮影装置において、散乱線の影響を解消、または軽減することができる。散乱線の影響を軽減する場合には、散乱線の影響を解消する場合に比べて、XY分解能を略2倍に向上させる、またはスキャンスピードを高速化することができる。これらモードを撮影対象の動きや大きさ等に応じて有効に使い分けることができる。   As described above, according to the present embodiment, the influence of scattered radiation can be eliminated or reduced in the multitubular X-ray computed tomography apparatus. In the case of reducing the influence of scattered radiation, the XY resolution can be improved approximately twice or the scanning speed can be increased compared to the case of eliminating the influence of scattered radiation. These modes can be used effectively according to the movement and size of the subject.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の主要部の構成図。The block diagram of the principal part of the X-ray computed tomography apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1の3つのX線管球の配置を示す図。The figure which shows arrangement | positioning of the three X-ray tubes of FIG. 本実施形態において、スキャン計画設定画面例を示す図。The figure which shows the example of a scan plan setting screen in this embodiment. 本実施形態において、散乱線除去優先時のパルスX線のタイミングシフト量を示す図。The figure which shows the timing shift amount of the pulse X-ray at the time of a scattered radiation removal priority in this embodiment. 本実施形態において、XY分解能優先時のパルスX線のタイミングシフト量を示す図。The figure which shows the timing shift amount of the pulse X-ray at the time of XY resolution priority in this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…ガントリ、4…回転駆動部、5…寝台駆動部、10…第1X線系統、11…第1高電圧発生部、12…第1X線管球、13…第1X線検出器、14…第1データ収集部、20…第2X線系統、21…第2高電圧発生部、22…第2X線管球、23…第2X線検出器、24…第2データ収集部、30…第3X線系統、31…第3高電圧発生部、32…第3X線管球、33…第3X線検出器、34…第3データ収集部、2…スリップリング機構、3…計算機装置、40…システム制御部、41…前処理部、42…データ記憶部、43…入力部、44…表示プロセッサ、45…表示部、46…画像再構成部、47…X線制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gantry, 4 ... Rotation drive part, 5 ... Bed drive part, 10 ... 1st X-ray system, 11 ... 1st high voltage generation part, 12 ... 1st X-ray tube, 13 ... 1st X-ray detector, 14 ... First data collection unit, 20 ... second X-ray system, 21 ... second high voltage generation unit, 22 ... second X-ray tube, 23 ... second X-ray detector, 24 ... second data collection unit, 30 ... 3X Line system 31 ... third high voltage generator 32 ... third X-ray tube 33 ... third X-ray detector 34 ... third data collection unit 2 ... slip ring mechanism 3 ... computer device 40 ... system Control part 41 ... Pre-processing part 42 ... Data storage part 43 ... Input part 44 ... Display processor 45 ... Display part 46 ... Image reconstruction part 47 ... X-ray control part.

Claims (3)

複数のX線管球と、
前記複数のX線管球にそれぞれ対応する複数のX線検出器と、
前記複数のX線管球にそれぞれ対応する複数の高電圧発生部と、
前記複数のX線管球にそれぞれ対応する複数のデータ収集部と、
前記複数のX線管球、前記複数のX線検出器、前記複数の高電圧発生部及び前記複数のデータ収集部を搭載する回転自在に設けられる略円環状のフレームと、
前記複数のX線管球から順番にパルスX線が略τ/n(τ;パルス継続時間、n;n=2)ずつシフトして発生するように、前記複数の高電圧発生部を制御する制御部とを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
A plurality of X-ray tubes;
A plurality of X-ray detectors respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes;
A plurality of high voltage generators respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes;
A plurality of data collection units respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes;
A substantially annular frame rotatably mounted on which the plurality of X-ray tubes, the plurality of X-ray detectors, the plurality of high voltage generation units, and the plurality of data collection units are mounted;
The plurality of high voltage generators are controlled so that pulse X-rays are generated in order from the plurality of X-ray tubes, shifted by approximately τ / n (τ; pulse duration, n; n = 2 ). An X-ray computed tomography apparatus comprising: a control unit.
複数のX線管球と、
前記複数のX線管球にそれぞれ対応する複数のX線検出器と、
前記複数のX線管球にそれぞれ対応する複数の高電圧発生部と、
前記複数のX線管球にそれぞれ対応する複数のデータ収集部と、
前記複数のX線管球、前記複数のX線検出器、前記複数の高電圧発生部及び前記複数のデータ収集部を搭載する回転自在に設けられる略円環状のフレームと、
前記複数のX線管球から順番にパルスX線が略τ/n(τ;パルス継続時間)ずつシフトして発生するように、前記複数の高電圧発生部を制御するものであって、操作者からの指示に従って前記nを1と2の何れかに選択的に設定する制御部とを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
A plurality of X-ray tubes;
A plurality of X-ray detectors respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes;
A plurality of high voltage generators respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes;
A plurality of data collection units respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes;
A substantially annular frame rotatably mounted on which the plurality of X-ray tubes, the plurality of X-ray detectors, the plurality of high voltage generation units, and the plurality of data collection units are mounted;
The plurality of high voltage generators are controlled so that pulse X-rays are sequentially shifted from each of the plurality of X-ray tubes by approximately τ / n (τ; pulse duration). An X-ray computed tomography apparatus comprising: a control unit that selectively sets the n to either 1 or 2 according to an instruction from a person .
複数のX線管球と、
前記複数のX線管球にそれぞれ対応する複数のX線検出器と、
前記複数のX線管球にそれぞれ対応する複数の高電圧発生部と、
前記複数のX線管球にそれぞれ対応する複数のデータ収集部と、
前記複数のX線管球、前記複数のX線検出器、前記複数の高電圧発生部及び前記複数のデータ収集部を搭載する回転自在に設けられる略円環状のフレームと、
前記複数のX線管球から順番にパルスX線が略τ/n(τ;パルス継続時間、n;nは1より大きい実数)ずつシフトして発生するように、前記複数の高電圧発生部を制御する制御部とを具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
A plurality of X-ray tubes;
A plurality of X-ray detectors respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes;
A plurality of high voltage generators respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes;
A plurality of data collection units respectively corresponding to the plurality of X-ray tubes;
A substantially annular frame rotatably mounted on which the plurality of X-ray tubes, the plurality of X-ray detectors, the plurality of high voltage generation units, and the plurality of data collection units are mounted;
The plurality of high voltage generators so that the pulse X-rays are generated in order from the plurality of X-ray tubes with a shift of approximately τ / n (τ; pulse duration, n; n is a real number greater than 1 ). And an X-ray computed tomography apparatus characterized by comprising:
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